Báo cáo thí nghiệm cơ sở Điện tử công suất

- Phân tích hoạt động của các bộ nghịch lưu theo thông số điều khiến.. - Xây dựng các gián đồ áp và dòng tải, linh kiện, nguồn của các bộ nghịch lưu theo thông số điều khiển.. Các ứng dụ

Trang 1

ĐẠI HỌC QUOC GIA THANH PHO HO CHi

MINH TRUONG DAI HOC BACH KHOA

KHOA DIEN - DIEN TU

BAO CAO THI NGHIEM

CƠ SỞ DIEN TU CONG SUAT

Giáo viên hướng dân: Hồ Thanh Phương

TP Hồ Chí Minh, Ngày 16 Tháng 12 Năm 2023

Trang 2

Buổi 1: ( Thứ 2- tuần 43):

BÀI 4

THÍ NGHIỆM BỘ NGHỊCH LƯU

I MUC DICH

Trong bài thí nghiệm này này, sinh viên sẽ khảo sát hoạt động các bộ nghịch lưu một pha

và ba pha với tải R và tải RL

Mục tiêu sau khi thí nghiệm bộ chỉnh lưu

- Nắm vững chức năng, ứng dụng, phân loại, sơ đồ nguyên lý bộ nghịch lưu

- Phân tích hoạt động của các bộ nghịch lưu theo thông số điều khiến

- Xây dựng các gián đồ áp và dòng tải, linh kiện, nguồn của các bộ nghịch lưu theo

thông số điều khiển

- Phân tích, so sánh và đánh giá các dạng sóng điện áp và dòng

- Tính toán các đại lượng trị hiệu dụng điện áp và dòng trên tải

- Nắm vững và áp dụng phương pháp điều chế sóng vuông và sóng mang

I CO SO LY THUYET

1 Lý thuyết

Chức năng của bộ nghịch lưu:

Bộ nghịch lưu có chức năng chuyên đôi năng lượng từ nguồn điện một chiều không đổi sang dạng năng lượng điện xoay chiều đề cung cấp cho tải xoay chiều đại lượng được điều khiến ở ngõ ra là điện áp có dạng một pha hoặc ba pha Các ứng dụng cơ bản của bộ nghịch lưu là truyền động điện động cơ xoay chiều, các bộ nguồn UPS, lò cảm ứng trung tần, hàn trung tần, ballast điện tử, các hệ thống FACT trong hé thong điện

Trang 3

BO NGHICH LUU 3 PHA TAI DAU SAO

Mode 2: Tai can bang

Trang 5

|

Trang 7

Hình ảnh thí nghiệm Ủ;¿

Trang 9

SIGLENT — 8S 2104 Digital Storage Oscilloscope Super Phosphor Oscilloscope

Se M2 Daar40m,s

Trang 10

Chart Title

25 3 50 60 65 70 +5 80 85 91 101 106 115 120 140

—@— UAN —@— URA ULA

Nhận xét: Khi tăng tần số ¿y có xu hướng tăng nhưng tang khong dang ké, Up, có xu hướng giảm từ 10.4 (25Hz) còn 7.24 (140Hz), Ứ;a có xu hướng tăng từ 4V (25Hz) đến

10.72V (140Hz)

Tải mắt cân bằng

Bộ nghịch lưu 3 pha tải đầu sao

(tải mắt cân bằng pha C: loại L„ ra khỏi mạch)

Trang 11

Bảng số liệu thí nghiệm (đơn vị: V)

fhz) |25 |30 |45 |50 |60 |65 |70 |77 |85 | 90 100 | 105 | 112 120 140 Usy | 11.8 | 12.2 | 12.5 | 13 13.1 | 13.2 | 13.4 | 13.6 | 13.8 | 14.1 | 14.3 [145 | 148 | 15 15.5 Uny | 11.6] 11.6] 11.6] 11.6 | 116] 116/116) 116] 11.6] 11.6 [116 | 116 [IL7 [117 | 117

Uc |63 |63 |63 |63 |63 |63 |625|1625|622|62 |62 |6.15 |615 |613 |6 Uạ¿ | 10.6 [10.5 {103 |102|10 419924198 |962|1947|192 |91 18.9 8.8 8.6 8.1

Ur, |4.3 |561|63 | 7.35 | 7.7 |8 84 | 885 |)9.4 | 10 103 }10.7 |} 111 |115 | 12.5 Ursx | 10.4 | 9.92 |9.5 | 8.93 | 8.75 | 8.52 | 829 /)7.8 |767|73 |76 16.9 6.6 6.45 | 5.85

Ur | 4.3 [5.2 |5.8 |68 |7 725|75 |797|18.1 |845 |ã6 |88 9 923 196

Trang 22

HINH ANH THI NGHIEM:

Trang 26

Budi 2: (Thứ 2- tuần 45)

BÀI THÍ NGHIỆM YÊU CÂU TIA 3 PHA

Trình tự thiết lập mô hình mô phỏng

Chạy PSIM, mở New File và tiễn hành tạo mạch bằng cách lắp ráp các mô hình như

sau Khối bộ chỉnh lưu: chọn mô hình bộ chỉnh lưu tia ba pha điều khiến theo đường dẫn

sau: Elements/Power/Switches/3-ph Thyristor Half-Bndge

Khối nguồn: chọn mô hình nguồn xoay chiều ba pha theo dong dan:Elements/Source/ voltage/3-ph sine Nhấp đúp chuột trên biêu tượng mô hình nguồn và quy định thông số trị hiệu dụng, áp dây, tần số và góc pha theo phương án

Khối điều khiển:

-Gọi mô hình điều khiển pha theo đường dẫn Element/Other/Switch/Controllers/Alpha controller: điền thông số tần số bằng 50Hz hoặc 60Hz tuỳ theo phương án, độ rộng xung bằng 60

-Mô hình cảm biến điện áp để láy tín hiệu đồng bộ: ElemenUOther/sensor/Voltage sensor: thông số Gain chon bang 1; tin hiệu ra của cảm biến áp mắc nối tiếp với bộ so sánh lấy theo đường dẫn Element/Control/Comparator

Áp điều khiến được quy định bằng mô hình nguồn áp DC (Elements/Source/Voltage/DC)

có giá trị bằng gốc kích bộ chỉnh lưu (độ) quy định theo phương án

-Tín hiệu cho phép hoạt động khối tạo xung kích được lấy từ mô hình nguồn áp dạng nắc Elements/Source/Voltage/Step: với thông số Vstep=l và Tstep=0

Các khối đo

- Do áp chỉnh luu ud: Elements/Other/Probes/Voltage probe — chú ý xoay đúng cực tính

Trang 27

- Đo dòng chỉnh lưu /v1: Nhấp chuột vào mô hình bộ chỉnh lưu, quy định thông số Current_ fag I=I

- Do áp nguồn #l: Elements/Other/Probes/Voltage probe

- Đo dòng nguồn il: Elements/Other/Probes/Current probe

- Đo trị trung bình áp chỉnh luu Ud: Elements/Other/Probes/DC Voltmeter

- Đo trị trung bình dòng chỉnh luu id: Elements/Other/Probes/DC Ammeter

- Đo trị hiệu dụng dòng nguồn Tlrms: Elements/Other/Probes/AC Ammeter

Các khối phân tích

- Phân tích Fourier: Elements/Control/Other function blocks/FFT kết hợp cảm biến

đo áp Elements/Other/Sensors/Voltage sensor Khối FFT có hai ngõ ra là biên độ sóng hài cơ bản và góc pha Ta cần thiết lập tần số hài cơ bản cần phân tích cho khối FFT trước khi mô phỏng

- Phân tích hệ số méo dang THD: Elements/Control/Other function blocks/THD két hợp cam bién do ap Elements/Other/Sensors/Voltage sensor Khoi THD có hai ngõ ra là gia tri hé s6 THD va dang song hai co ban Ta can thiét lap tan s6 hai co ban can phan tích cho khối THD trước khi mô phỏng

Trong khối Simulate control

Total time : 1

Print time: 0.94 ( Cai nay cac ban co thé linh hoat thay déi dé sao khung hinh hién thi

dang song dep nhat)

Trang 28

sane PO” “(a) i

Trang 29

1.Lây dạng song của U nguồn, I nguồn, U linh kiên, I linh kiện, U tải, I tải tại góc kích

ban đầu của các phương án

2 Lấy giá trị trị sau ứng với góc kích ban đầu của các phướng an:

U tải hiệu dụng

U tải trung bình

I tải hiệu dụng

[ tải trung bình

3 Thay đôi góc kích từ 0 đến 180 mỗi lần thay đôi 5 độ do giá trị hiệu dụng của U tải và Ï

tải Từ giá trị đã đo được dựng đồ thị đặc tuyến của U tải và I tải theo góc kích alpha 4.Tính toán hệ số méo dạng toàn phân của U tai THD (Total Harmonic Distortion) 5.Nhận xét các giá trị trong I phướng án và giữa các phương án với nhau và kết luận

Dạng sóng U linh kién, I linh kién

Trang 30

I tai hiéu dung: 171.68 A

I tai trung binh: 171.67 A

Trang 33

1.2 Dạng sóng U nguôn, I nguồn, U linh kiện, I linh kiện, U tai, I tai

Trang 40

U tải hiệu dung: 159.62 V

U tai trung binh: 137 V

Trang 43

Buổi 3: ( Thứ 2- tuần 47)

BÀI THÍ NGHIỆM YÊU CÂU BỘ NGHỊCH LƯU 1 PHA

Trong khối Simulate control

Trang 44

Nhóm 3

Các Tham | Kí hiệu Đơn VỊ Phương án

Cam L mH 50 100 50 100 kháng tải

Trường hợp 1:

Ta có tần số sóng tam giác I0kHz, Vpp = 2, Duty Cycle =0.5, Dc Offset= -1 Con

Vsine(Peak Amplitude) = 0.8, fsine thay đổi từ 10 đến 100Hz mỗi lần thay đôi 5Hz

- Đo: Dòng tải, Áp hiệu dụng trên tải, Áp hiệu dụng trên điện trở, Áp hiệu dụng trên cuộn cảm (1d, UAN,UR,UL)

- Lay dang sóng của Id, UAN,UR,UL tại các tần số sau: 20Hz,40Hz,60Hz,80Hz va

100Hz

- Vẽ đồ thị biêu diễn mối quan hệ của UAN và fsine; UR và fine ; UL va fsine

Nhận xét kết luận

Truong hop 2:

Ta có tần số sóng tam giác 10kHz, Vpp = 2, Duty Cycle =0.5, De Offset= -I fsine =50Hz

còn Vsine(Peak Amplitude) thay đối từ 0.2 đến 0.9 mỗi lần thay đổi 0.05 (kí hiệu ma =

Vsine : hệ sô điều chê)

Trang 45

- Đo: Dòng tải hiệu dụng, Áp hiệu dụng tải, Áp hiệu dụng trên điện trở, Áp hiệu dụng trên cuộn cảm (1d, UAN,UR,UL)

- Lấy dạng sóng của Id, UAN,UR,UL tại ma bằng: 0.3; 0.5; 0.7; và 0.9

- Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hé cua UAN va ma; UR va ma; UL va ma

Nhận xét kết luận

Phuong an 1:

Truong hop 1: Taco tan sé song tam giac 10kHz, Vpp = 2, Duty Cycle =0.5, De Offset=

-1 Con Vsine(Peak Amplitude) = 0.8, fsine thay déi tr 10 dén 100Hz méi lan thay đổi

5Hz

Y Bang đo: Dòng tải, Áp hiệu dụng trên tải, Áp hiệu dụng trên điện trở, Áp hiệu

dụng trên cuộn cảm (Id, UAN,UR,UL)

Trang 47

Fsine=20Hz

Trang 48

Fsine=40Hz

Trang 49

Fsine=60Hz

Trang 50

Fsine=80Hz

bagi vn nnn2 a ht

Fsine=100Hz

Trang 51

Y Đồ thị: biểu diễn mỗi quan hé cua UAN va fsine; UR va fsine ; UL va fsine

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ của UAN va fsine; UR va fsine ; UL và

Việc tang tân sô sóng điêu khiên fsine làm cho:

UAN không đôi

Id giảm

UR giảm

UL tăng đến bảo hòa tiệm cận với giá trị điện áp hiệu dụng đầu ra UAN (Z,> Rẻ

Do khi tần số fsine tang kéo theo tần số đóng ngắt của khóa ngày càng tang mà tần số tỷ

lệ thuận với cảm kháng Z; dẫn đến khi UAN không đổi thì Id giảm nhẹ và sụt áp trên

Truong hop 2:

Trang 52

Vsine : hệ số điều chế)

*' Bảng đo: Dòng tải hiệu dụng, Áp hiệu dụng tải, Áp hiệu dụng trên điện trở, Áp

hiệu dụng trên cuộn cảm (Id, UAN,UR,UL)

Trang 54

ma=0.9

Trang 55

Đồ thị biểu diễn mối quan hé cua UAN va ma; UR va ma ; UL va ma

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ của UAN và ma; UR và ma ; UL và ma

Trang 56

Phương án 2

5Hz

Trang 57

Dạng sóng: Id, UAN, UR,UL tai cac tan s6 sau: 20Hz,40Hz,60Hz,80Hz va 100Hz

Trang 58

Fsine=60

Fsine=80

Trang 59

Fsine=100

Atay

MU

Y D6 thi: biéu diễn mối quan hệ của UAN và fine; UR và fsine ; UL va fsine

Đồ thị biểu diễn mối quan hé cua UAN va fsine; UR va

Trang 60

v Nhận xét kết luận

Tương tự PAI: Việc tang tân sô sóng điều khiến fsine làm cho:

UAN không đôi

Id giảm

UR giảm

UL tăng đến bảo hòa tiệm cận với UAN

Khi tăng giá trị cuộn cảm L sẽ khiến cho giá trị ban đầu của UL > UR và giá trị gia tăng sụt áp UL cũng nhanh tiệm cận đến UAN hơn

Truong hop 2:

*' Bảng đo: Dòng tải hiệu dụng, Áp hiệu dụng tải, Áp hiệu dụng trên điện trở, Áp

Trang 64

3Hz

Trang 66

Fic dt Axis Screen Measure Analysis View Options Label Settings Window Help

%2@B- Sã”" xY £ẨÑ 249990 Tnm@ A77

Trang 67

Fsine=60Hz

i Fie Edt Avis Screen Meacue Analysis View Options Label Settings Window Help aon

SER SHR XY KR PSRAAVAVO Tams alley

Trang 68

Fsine=100Hz

Fle Edt Anis Scien Messe Amalie View Options Label Settings

l8 ae au Pautenoer ev eootaes ^ 6 0 9% ung ®

vˆ đồ thị: biêu diễn mỗi quan hệ của UAN và fsine; UR và Rine ; UL và fsine

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ của UAN và fsine; UR và fsine ;

Trang 69

v Nhận xét kết luận

Tương tự PAI: Việc tang tân số sóng điều khiến fsine làm cho:

UAN không đổi

Id giảm

UR giảm

UL tăng đến bảo hòa tiệm cận với UAN

Khi tăng giá trị điện áp nguồn lên thì cả 3 giá trị điện áp đều cao hơn so với phương án |

Truong hop 2:

v_ Bảng đo: Dòng tải hiệu dụng, Áp hiệu dụng tải, Áp hiệu dụng trên điện trở, Áp

Trang 71

ma=0.7

i Sorview - F\POIM\Test\chinhhawtpha som

Fle Ede Axle Screen

= xy

ma=0.9

Trang 72

Ti Fie Edt Axis Screen Meacue Analysis View Options Label Settings Window Help

SEB |\SBHR XY FRB FRAVVO rams ayy

MINA | Toe pe mF PS Ho

Ready

BB a seaer

Y D6 thi biéu dién méi quan hé cua UAN va ma; UR va ma ; UL va ma

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ của UAN và ma; UR và ma ; UL

Trang 73

Việc tang biên độ sóng điều khiến Vsine làm cho:

5Hz

Bang đo: Dòng tải, Áp hiệu dụng trên tải, Áp hiệu dụng trên điện trở, Áp hiệu dụng trên cuộn cảm (1d, UAN,UR,UL)

Trang 75

Vc w Options Label Settings Window Help

Sai xy ER SAAR oo eam

Trang 76

Fsine=80Hz

TE Fie Fait Anis Screen Measure Analysis View Options Label Settings Window Help

SOB SOL xX ER PRAH VO TU mMs ART

Gl Fic Edt Anis Screen Measure Analysis View Options Labd Settings Window Help en

SER (SBS XY FRPRAPAVO TAM Alyy

Trang 77

Y Đồ thị: biểu diễn mỗi quan hé cua UAN va fsine; UR va fsine ; UL va fsine

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ của UAN và fsine; UR và fsine ; UL và fsine

Tương tự PA2: Việc tang tân sô sóng điêu khiên fsine làm cho:

UAN không đôi

Id giảm

UR giảm

UL tăng đến bảo hòa tiệm cận với giá trị điện áp hiệu dụng đầu ra UAN (Z,> Rẻ

Do khi tần số fsine tang kéo theo tần số đóng ngắt của khóa ngày càng tang mà tần số tỷ

lệ thuận với cảm kháng Z; dẫn đến khi UAN không đổi thì Id giảm nhẹ và sụt áp trên cuộn dây L cũng ngày cảng lớn theo Z¡

Và khi tăng giá trị cuộn cảm L sẽ khiến cho giá trị ban đầu của UL > UR và giá trị gia tăng sụt áp UL cũng nhanh tiệm cận đến UAN hơn

Tiêu đề	Bộ Nghịch Lưu
Tác giả	Lương Trung Tín, Nguyên Thê Toàn, Nguyên Trọng Phú Tân, Nguyên Bá Thiện
Người hướng dẫn	Hồ Thanh Phương
Trường học	ĐẠI HỌC QUOC GIA THANH PHO HO CHI MINH TRUONG DAI HOC BACH KHOA
Chuyên ngành	Điện tử công suất
Thể loại	Báo cáo thí nghiệm
Năm xuất bản	2023
Thành phố	TP Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	93
Dung lượng	51,53 MB